Физики говорят, что инопланетяне могут использовать черные дыры в качестве квантовых компьютеров

Если жизнь распространена в нашей Вселенной, и у нас есть все основания подозревать ее, почему мы не видим доказательств ее существования повсюду? В этом суть парадокса Ферми, вопроса, который мучает астрономов и космологов почти с момента зарождения современной астрономии.

Это также причина гипотезы Харта-Типлера, одной из многих (многих !) предложил резолюцию, в которой утверждается, что если бы развитая жизнь возникла в нашей галактике когда-то в прошлом, мы бы видели признаки их активности везде, куда бы мы ни посмотрели. Возможные признаки включают самовоспроизводящиеся зонды, мегаструктуры и другую деятельность, подобную Типу III.

С другой стороны, несколько предложенных резолюций бросают вызов представлению о том, что развитая жизнь может действовать в таких огромных масштабах. Другие предполагают, что развитые внеземные цивилизации будут заниматься деятельностью и местами, которые сделают их менее заметными.

В недавнем исследовании немецко-грузинская группа исследователей предположила, что развитые внеземные цивилизации (ETC) могут использовать черный цвет. дыры как квантовые компьютеры.

Это имеет смысл с вычислительной точки зрения и предлагает объяснение очевидного отсутствия активности, которое мы наблюдаем, когда смотрим на космос.

Исследование было проведено Гия Двали, физик-теоретик Института физики им. Макса Планка и заведующий кафедрой физики Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, и Заза Османов, профессор физики Свободного университета Тбилиси и научный сотрудник Грузинской национальной астрофизической службы имени Харадзе. Обсерватория и Институт SETI.

Документ, описывающий их результаты, недавно появился в Интернете и находится на рассмотрении для публикации в Международном журнале астробиологии.

Первый обзор SETI (Pro проект Озма) был проведен в 1960 году под руководством знаменитого астрофизика доктора Фрэнка Дрейка (предложившего уравнение Дрейка). Этот обзор опирался на 26-метровый (85-футовый) радиотелескоп обсерватории Грин-Бэнк для прослушивания радиопередач от близлежащих звездных систем Тау Кита и Эпсилон Эридана.

С тех пор подавляющее большинство SETI проекты были направлены на поиск радиотехносигнатур из-за способности радиоволн распространяться в межзвездном пространстве. Как Двали и Османов объяснили Universe Today по электронной почте:

«В настоящее время мы в основном ищем радиосообщения, и было несколько попыток для изучения неба для поиска так называемых кандидатов в сферы Дайсона — мегаструктур, построенных вокруг звезд.С другой стороны, проблема SETI настолько сложна, что нужно тестировать все возможные каналы.

«Весь «спектр» техносигнатур может быть гораздо шире: например, инфракрасное или оптическое излучение мегаструктур, также построенных вокруг пульсаров, белых карликов и черных дыр. Совершенно новым «направлением» должен стать поиск аномальной спектральной изменчивости этих техносигнатур, которая могла бы отличить их от обычных астрофизических объектов».

Для многих исследователей эта ограниченная направленность является одной из основных причин SETI. не удалось найти каких-либо свидетельств техносигнатур. В последние годы астрономы и астрофизики рекомендовали расширить поиск за счет поиска других техносигнатур и методов, таких как обмен сообщениями с внеземным разумом (METI).

К ним относится направленная энергия ( лазеры), нейтринное излучение, квантовая связь и гравитационные волны, многие из которых изложены в отчете NASA Technosignature Report (выпущенном в 2018 г.) и на семинаре TechnoClimes 2020.

Для их изучения Двали и Османов предлагают искать что-то совершенно другое: свидетельство крупномасштабных квантовых вычислений.Преимущества квантовых вычислений хорошо задокументированы, в том числе способность обрабатывать информацию экспоненциально быстро. тера, чем цифровые вычисления, и невосприимчивость к расшифровке.

Учитывая скорость, с которой сегодня развиваются квантовые вычисления, вполне логично предположить, что развитая цивилизация могла бы адаптировать эту технологию в гораздо более широком масштабе. Сказали Двали и Османов:

«Независимо от того, насколько развита цивилизация или насколько отличается их состав частиц и химия от нашей, нас объединяют законы квантовой физики и гравитации. Эти законы говорят нам, что наиболее эффективными носителями квантовой информации являются черные дыры.

«Хотя наши недавние исследования показывают, что теоретически могут существовать устройства, созданные за счет негравитационных взаимодействий которые также переполняют емкость хранилища информации (так называемые «сатуроны»), черные дыры являются явными чемпионами. Соответственно, ожидается, что любой достаточно продвинутый ETI будет использовать их для хранения и обработки информации».

Эта идея основана на работе лауреата Нобелевской премии Роджера Пенроуза, который, как известно, предположил, что безграничная энергия может можно извлечь из черной дыры, подключившись к эргосфере. Это пространство находится сразу за горизонтом событий, где падающая материя образует диск, который разгоняется до скорости, близкой к скорости света, и испускает огромное количество излучения.

Несколько исследователей предположили, что это может быть окончательный источник энергии для продвинутых ETI, либо путем подачи вещества на сверхмассивную ЧД (и использования полученного излучения), либо просто использования энергии, которую они уже произвели.

Две возможности для этот последний сценарий включает в себя использование углового момента их аккреционных дисков («Процесс Пенроуза») или улавливание тепла и энергии, генерируемых их сверхскоростными струями (возможно, в форме сферы Дайсона).

В их более поздняя статья, Двалиа и Осамов предполагают, что черные дыры могут быть основным источником вычислений. Это основано на представлениях о том, что: а) прогресс цивилизации напрямую связан с уровнем ее вычислительной производительности и б) что существуют определенные универсальные маркеры вычислительного прогресса, которые можно использовать в качестве потенциальных техносигнатур
для SETI. p>

Используя принципы квантовой механики, Двали и Осоманов объяснили, почему черные дыры могут быть наиболее эффективными накопителями квантовой информации. Эти черные дыры, скорее всего, будут искусственными по своей природе и микроразмерами, а не большими и естественными (ради вычислительной эффективности).

В результате, утверждают они, эти черные дыры будут более энергичными, чем естественные:

«Анализируя простые свойства масштабирования времени поиска информации, мы показали, что оптимизация объема и обработки информации Время показывает, что для ETI максимально выгодно вкладывать энергию в создание множества микроскопических черных дыр, а не нескольких крупных.

«Во-первых, микрочерные дыры излучают с более высокой интенсивности и в более высоком энергетическом спектре излучения Хокинга. Во-вторых, такие черные дыры должны создаваться с помощью столкновений частиц высоких энергий в ускорителях. Это производство обязательно обеспечивает сопутствующую сигнатуру высокоэнергетического излучения».

Излучение Хокинга, названное в честь покойного и великого Стивена Хокинга, теоретически может быть выпущено сразу за горизонтом событий черной дыры из-за релятивистские квантовые эффекты. Излучение этого излучения уменьшает массу и энергию вращения черных дыр, что теоретически приводит к их возможному испарению.

Полученное в результате излучение Хокинга, по словам Двали и Осоманова, будет «демократическим» по своей природе. , а это означает, что оно будет производить множество различных видов субатомных частиц, которые можно обнаружить современными приборами:

«Самое замечательное в излучении Хокинга то, что оно универсально для всех существующих видов частиц. Таким образом, квантовые компьютеры ETI должны излучать «обычные» частицы, такие как нейтрино и фотоны. Нейтрино, в частности, являются отличными передатчиками из-за их необычайной проникающей способности, что позволяет избежать возможности экранирования.

«Это, в частности, предлагает новые отпечатки внеземных цивилизаций в виде потока очень высокой энергии. нейтрино исходят как от излучения Хокинга, хранящего информацию, микрочерные дыры, так и от столкновительных «фабрик», которые их производят. Ожидается, что компонент излучения Хокинга будет суперпозицией спектров черного тела очень высоких энергий.

«В статье мы показали, что обсерватория IceCube потенциально может наблюдать такие техносигнатуры. Однако это всего лишь один потенциальный пример очень интересного нового направления для SETI».

Эта теория во многом перекликается с логикой шкалы Барроу, предложенной астрофизиком и математиком Джоном Д. Барроу в 1998 году. , Пересмотренная шкала Кардашева, шкала Барроу предполагает, что цивилизации должны характеризоваться не их физическим владением космическим пространством (т. е. планетой, солнечной системой, галактикой и т. д.), а внутренним пространством — т. е. молекулярным, атомным, и квантовых сфер.

Эта шкала занимает центральное место в гипотезе трансцендентности, предлагаемом разрешении парадокса Ферми, которая предполагает, что внеземные цивилизации «преодолели» все, что мы могли бы распознать.

В этом заключается ложь. еще один захватывающий аспект этой теории, который предлагает другое возможное решение парадокса Ферми. Как они объяснили:

«До настоящего , мы полностью упустили из виду естественное направление SETI в виде нейтрино высоких энергий и других частиц. s, создаваемые излучением Хокинга искусственных черных дыр. Таким образом, различные экспериментальные поиски частиц таких высоких энергий потенциально могут пролить чрезвычайно важный свет на наличие продвинутых внеземных цивилизаций в наблюдаемой части Вселенной».

Короче говоря, может быть, что мы видим «Великое безмолвие», когда смотрим в космос, потому что искали неправильные техносигнатуры.

В конце концов, если внеземная жизнь совершила скачок к человечеству (что кажется разумным, учитывая возраст Вселенной), само собой разумеется, что они давным-давно переросли бы радиосвязь и цифровые вычисления. Еще одним преимуществом этой теории является то, что ее не нужно применять ко всем внеземным цивилизациям, чтобы объяснить, почему мы до сих пор не получили известий от какой-либо цивилизации. .

Учитывая экспоненциальную скорость, с которой развиваются вычисления (используя человечество в качестве шаблона), у развитых цивилизаций может быть короткое окно, в течение которого они вещают в радиодиапазоне. Это ключевая часть уравнения Дрейка: Параметр L, который относится к продолжительности времени c ivilizations должны выпускать обнаруживаемые сигналы в космос.

Тем временем это исследование предлагает еще одну потенциальную техносигнатуру для исследований SETI, которые нужно искать в ближайшие годы. Парадокс сохраняется, но нам нужно найти только один признак развитой жизни, чтобы разрешить его.

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите исходную статью.